[发明专利]一种顾及局部细节特征的露天煤矿DEM精确裁剪方法

说明书

本发明公开了一种顾及局部细节特征的露天煤矿DEM精确裁剪方法，步骤为：建立待裁剪TIN与裁剪多边形的格网索引；将裁剪多边形嵌入待裁剪TIN；生成被裁剪TIN边界；TIN裁剪。本发明在构建待裁剪TIN与裁剪多边形格网索引的基础上，基于待裁剪TIN对裁剪多边形进行精确插值，把裁剪多边形嵌入到待裁剪TIN中，并根据位于裁剪多边形内TIN三角形集合的拓扑关系，构建被裁剪TIN边界，采用边优先的一次性CDT生长算法构建裁剪多边形与被裁剪TIN边界间的三角网，实现了对TIN描述的DEM的精确裁剪，经实验验证，本发明提出实现的方法效率高、运行稳定，并已成功应用于露天煤矿数字化开采设计实践。

技术领域

本发明属于露天煤矿的技术领域，尤其涉及一种顾及局部细节特征的露天煤矿DEM精确裁剪方法。

背景技术

构建矿床地质模型是实现露天煤矿数字化开采设计的基础，鉴于煤矿床属于典型的沉积矿床，含煤地层一般具有较好的层状结构，因此，煤矿床地质模型中的各个地质层面通常选用由TIN描述的DEM模型。多层地质层面DEM集成后的煤矿床地质模型在后续的数字化开采设计应用过程中，经常需要根据局部采动或地质数据更新范围对已构建的DEM进行裁剪，因此，设计并实现一种高效的DEM裁剪算法，对于实现基于地质层面DEM的露天煤矿数字化开采设计具有重要意义。

DEM裁剪，包括面/面裁剪与线/面两种情况。面/面裁剪是通过计算两个基于TIN描述的DEM之间的交线来分离DEM；线/面裁剪则是用一条空间曲线来对DEM进行分离裁剪。关于面/面裁剪，Maillot在文献(MAILLOT P.G.Three dimensional homogeneous clippingof triangle strips[A].ARVO J.Graphics Gems II[C].New York:AP professional,1991)中提出了基于Sutherland-Hodgman多边形的裁剪算法，进行平面对三角形条带的裁剪，Lindenbeck等(LINDENBECK C.,EBERT H.,ULMER H.,et al.TRICUT:A program toclip triangle meshes using the rapid and triangle libraries and thevisualization toolkit[J].ComputersGeosciences,2002,28(7):841-850)则基于RAPID(Robust and Accurate Polygon Interference Detection)与TRIANGLE库设计了一种TRICUT算法，通过求取三角网交线，实现了不规则三角网之间的相互裁剪。花卫华等在文献(HUA Weihua,DENG Weiping,LIU Xiuguo,et al.Improved Partition Algorithmbetween Triangulated Irregular Network[J].Earth Science-Journal of ChinaUniversity of Geosciences,2006,31(5):619-623)中对TRICUT算法进行了改进，首先通过建立三角网的方向包围盒(oriented bounding box,OBB)树实现曲面间的碰撞检测，然后对发生相交的三角形对统一计算交点，最后通过对顶点坐标归一化完成曲面切割后的快速重构。李江伟等(LI Jiangwei,JI Gang.Rapid Rectangular Grid-Based ClippingAlgorithm of Surface[J].Microcomputer Information,2008,24(27):157-159)将三角网与三角网之间的求交简化为三角网与矩形网格求交，从而提高了裁剪速度。相对于成熟的面/面裁剪算法，由于空间曲线的复杂性，使得任意曲线裁剪曲面算法无法实现，导致不规则三角网的线/面裁剪算法研究并不成熟。